Criando interruptor "esperto" (para uso com bateria de Li-ion)

rmlazzari58 · 30 de dezembro de 2018

Dando uma repaginada no assunto iniciado aqui (https://www.clubedohardware.com.br/forums/topic/1290420-como-criar-chave-stand-by-liga-desliga/)...

A ideia é pressionar a chave CH1 e obter uma das seguintes respostas:

A - LED vermelho acende indicando que a bateria não está carregada o suficiente para acionar o rádio (ou outro circuito qualquer). Apaga assim que o botão é solto.

ou

B - Rádio (ou outro circuito qualquer) passa a trabalhar, pelo menos enquanto houver carga na bateria.

A ideia é desligar a bateria quando a sua carga estiver abaixo de 3,2 volts para não estragá-la. O módulo TP4605, que parece cuidar bem de carregar a bateria, não funciona muito bem na hora de interromper a carga. Bem... talvez 3,2 volts seja cautela demais, talvez possa-se deixar a bateria fornecendo energia até que ela baixe a 2,9 volts ou até menos. Mas os medidores de carga "Made in China" que encontrei nos ali-express e e-bays da vida (https://www.ebay.com/itm/1S-2S-3S-4S-7S-18650-Lithium-Li-ion-Battery-Capacity-Level-Indicator-LED-Display-/262876993062) indicam pouca carga de 3,3v para baixo...

O que alternaria a função da chave CH1 é o circuito do LM358 e seu relé. Com esse relé desativado, a chave acende um LED. Com o relé ativado, vira o gatilho do 555.

Confesso que li os tópicos sobre resistores para a base de transístores ( https://www.clubedohardware.com.br/forums/topic/384231-calculo-de-resistor-de-base-do-transistor/ e https://www.clubedohardware.com.br/forums/topic/1188360-calculo-do-resistor-da-base-do-transistor/ ) mas confesso que entendi pouco.

Bem... algumas dúvidas:

Já que a ideia é poupar a bateria, será que o circuito formado por R1, R2, CI1, R3, T1, D1 e RL1 consome muita bateria? Estaria certo medir o consumo, com o circuito funcionando e o relé ativado, colocar o amperímetro no ponto A?

Essa é a primeira vez que estudo opamps. A ideia é ativar o RL1 quando a tensão na bateria for maior que 3,2v e desligar esse relé quando a tensão for menor que isso. Esse circuito está certo, assim?

O valor de R3 na base de T1 foi copiado do de R8 na base de T2. Será que dá certo mesmo mudando o "contexto"?

R5 e R6 eram, no projeto original, 10k. Aumentei ambos para 100k "modi" tentar gastar menos as baterias. Será que tá certo isso?

Considerando R5 como carga para o LED, será que 100k está bom? Não fica muito, não? E se for para mudar R5, o certo seria colocar um R6 igual... quais os melhores valores para R5 e R6 considerando poupar a bateria e ainda acender o LED?

Em diversos esquemas pela Internet afora, dizendo levar estabilidade ao circuito, há diversos valores para C3. No esquema que a gente montou aqui a gente nem colocou esse capacitor.... será que é negócio colocá-lo? Se sim, 10nF tá bom?

Agradeço qualquer ajuda e aproveito para desejar a todos que 2019 seja ótimo!

F4b10 · 30 de dezembro de 2018

Teu circuito basicamente fica consumindo a corrente de travamento dos 2 reles (~ 2x 50mA), ate que a bateria se descarregue abaixo de 3.3V, um consumo bem alto.

Tem módulos TP4056 com módulos de proteção DW01A que ja cortam a bateria quando ela descarrega abaixo de 3V, a ainda impedem o carregamento de baterias descarregadas abaixo de 2.4V; esses módulos vem com MOSFET 8205A que suporta ate 5A de corrente, se precisar de mais tem placas BMS com Mosfets pra 10A ou mais...

.if · 30 de dezembro de 2018

10 horas atrás, rmlazzari58 disse:

Já que a ideia é poupar a bateria

..., eu iria de @F4b10

rmlazzari58 · 30 de dezembro de 2018

Não me sento seguro, @Isadora Ferraz. Veja no meu esquema, já estou usando módulos TP4056 na entrada, como gerenciadores de carregamento apenas. E já são 5 módulos TP4056 com proteção (DW01A e 8205A) que testo e nenhum deles nem cortou a corrente quando a tensão desceu abaixo dos 2,9 volts e nem impediu carga de bateria abaixo dos 2,4v conforme prometido, @F4b10. Ontem mesmo: botei para carregar uma bateria que estava com 3,2v. A tensão de saída do módulo foi subindo: 3,3v, 3,4v, 3,5... Enquanto isso a tensão aplicada à bateria ficou fixa, nos 4,16v. Quando o módulo indicou que a bateria estava carregada, ambas as saídas - para a bateria e para a carga - mostravam 4,16v. Assim que desconectei a fonte caregadora, na saída para a carga estavam lá os 4,16v. Ou seja, parece que como gerenciador de carregamento o módulo funciona.

Mas na hora de gerenciar a descarga... coloquei a bateria em curto com um resistor 2,7ohm/5w e fiquei olhando. Como era de se esperar a tensão caiu rapidinho. Depois de um minuto a bateria já mostrava menos de 2v (1,7v, 1,6v, 1,5...) e a saída do módulo para a carga... também!

Isso é horrível pois meu objetivo é 5v. Os stepups baseados no XL6009, mesmo setados para 5v, quando recebem menos de 3,5v na entrada ficam doidos e saem com absurdos como 18v. Bem... isso está no datasheet do XL6009, que a tensão mínima de entrada é 5v. Mas comprei porque o vendedor garantiu que na prática funcionava desde 2,5v e para provar mostrou que dá para setar para os tais 5v na saída.

- "Para que serviria o set em 5v se ele só começasse a trabalhar nos 5v?"

Bem... estão os dois XL6009 aqui, parados. No lugar deles coloquei stepups baseados MT3608, que prometem - e cumprem - trabalhar a partir dos 2v.

Mas voltando ao TP4056, quando a bateria "bateu" em 0,7v - estavam ambos, bateria e resistor, bem quentes - religuei a fonte carregadora. E o módulo passou a carregar a bateria normalmente. Ou seja, ele não impede que baterias com menos de 2,4v sejam carregadas. Pelo contrário, o datasheet diz que o módulo é sensível suficiente e adequado para carregar baterias totalmente descarregadas. Não gravei mas posso gravar vídeo disso que vi.

Eu não conhecia esse BMS que o @F4b10 trouxe, que promete gerenciar carga de até 10A. No datasheet que tenho, da H&M semi, não diz nada sobre quanta corrente pode transitar pelo DW01A... O mosfet STD95N3LLH6 desse mesmo gerenciador parece bem parrudo e, segundo o datasheet, suporta até 80A no "drain" a 25ºC (e 61A nos 100ºC). Seria mais que suficiente para dizer que suporta até 10A de carga. Vai ver o que teoricamente suporta até 10A é o DW01A, a corrente rompe no elo mais fraco, né? Sei lá, teria que testar. E para testar teria que comprar.

O problema desses módulos china é que eles são baratos o suficiente para a gente apenas lamentar quando não funcionam, simplesmente encostando-os, mas caros o suficiente para o vendedor ganhar algum. No nosso Brasil, então, são caríssimos, em outros países custam centavos...

Enfim, agradeço as dicas mas ainda tô preferindo montar o comparador e o flip-flop para proteger a bateria.

E já que estamos falando disso, hehe... que tal, alguma dica para R3, R5, R6 e C3? E a aplicação do comparador LM358, está feita certo? Pergunto para evitar queimar tudo, se estiver errado...

Além disso, como o @F4b10 disse, 50mA são bastante. E se trocarmos os relés por mosfets? Como esse mosfet, STD95N3LLH6, parece parrudo talvez haja algum menos raro - comercialmente falando - que aguente essa carga "toda"...

(acrescentado)

Vi uns relés que a turma chama de mos-fet aqui ( https://www.components.omron.com/solutions/relays/mos-fet-relay ), mas não sei se são encontráveis no comércio e se servem para essa aplicação. Parece que seria apenas substituir os relés eletro-mecânicos por esses. Será que é isso mesmo?

.if · 30 de dezembro de 2018

Neste caso a dica minimalista que dou é : Esquece relé. E mosfet comum e achável com facilidade não se dá muito bem com V baixa no gate. mantenha o gerenciador de carga e a descarga um led vermelho na saída do comparador e um bip que incomoda pra te mostrar que deve desligar o dispositivo.

Uma alternativa enriquecedora é você programar um mc e usar seu comparador ou conversor ad pra esta façanha e muito mais...

F4b10 · 30 de dezembro de 2018

@rmlazzari58 O circuito que você quer montar basicamente faz o que o DW01A e o par de mosfets 8205A fazem, (ou deveriam fazer) O DW01A é basicamente um comparador com histerese, e tem que ser assim pois senão ele desligaria os mosfets 8205A com qualquer queda instantânea da tensão, ele meio que é usado na maioria das BMS pra proteger baterias de tablets, celulares...

Quanto aos mosfets, talvez de certo usar mosfet de placa-mãe, pois eles operam com tensão abaixo de 5V e suportam correntes absurdas

rmlazzari58 · 2 de janeiro de 2019

Seguindo as dicas da @Isadora Ferraz e do @Mestre88, no outro tópico, (mosfet no lugar de relé) e do @F4b1o (mosfets de placa-mãe), tô tentando... Será que funciona?

Tem uma pequena tabela aí tirada dos datasheets dos mosfets mas se precisar trago mais informações. Vou linkar os PDFs aqui mas se der trabalho, fico à disposição.

A ideia é, se a bateria fornecer menos do que 3v, os mosfetes todos desarmam e o aparelho desliga. E mesmo que a tensão volte a subir, o rádio só religa pressionando a chave.

Agora se a chave for pressionada mas não houver o mínimo de 3v na bateria, o LED acende. Achei bem legal a ideia de um bip, @Isadora Ferraz, ou no lugar do LED ou em paralelo com ele. Só não fui atrás, ainda, de descobrir como funcionam esses bips... será que tem algum que não precise montar mais um 555 só prá ele? É que quando ele tiver que tocar a bateria já estará no fim...

Para substituir os BC558 e BC548, encontrei um chip CMOS, HEF4081B, com 4 portas e que funciona com VDD a partir de 3v mas se alguém puder dar uma dica também sobre essa troca...

Quanto a usar mosfets de placa-mãe, que pelo que entendi são os mais adequados, fico com uma pulga atrás da orelha: não encontrei onde comprar novos. Os que tenho (2 do APM2054, 2 do 9916H e 5 do 70T03h) vieram de uma placa-"avó" que tava jogada por aqui. Será que não é tão difícil de encontrar reposição se falar com pessoal que faz menutenção em placas-mãe? Será que esses profissionais não estão acostmados com esses mosfets? O mais comum achei o IRFZ44N e o Si230 (um pouco mais raro mas tem no ML).

Olha os datasheets dos mosfets aí:

E do porta lógica